Raios de luz

Imagine uma vela acesa em cima de uma mesa, um observador pode se mover em torno da mesa e observar a chama desta vela de qualquer direção. A luz, portanto, pode ser imaginada como algo que emana de uma fonte em todas as direções. O sol, por exemplo, pode ser representado, no plano do papel, como um círculo com linhas que representam luz emanando de todas as partes da circunferência.

 

A chama da vela pode ser observada de qualquer direção em torno dela. (b) O Sol emite luz em todas as direções. (c) Os raios da roda emergem do seu eixo. Por este motivo, dizemos que as fontes luminosas irradiam luz e a luz é chamada de radiação luminosa.

   Os segmentos de retas, que representam luz emergindo de uma fonte esférica (ou circular no plano), se assemelham aos raios que emergem do eixo de uma roda. Por esta razão, dizemos que as fontes de luminosas irradiam luz, e a luz é chamada de radiação. Uma parte bem fina da radiação luminosa, similar a uma linha reta, é o raio de luz.

● Abordagem geométrica

   Com o conceito de raio é possível abordar geometricamente o comportamento da luz quando os obstáculos, as superfícies e outras descontinuidades, que a onda encontra na sua propagação, são muito grandes em comparação com o comprimento de onda. Sempre que se verifica esta condição, a abordagem geométrica se aplica a qualquer tipo de onda, seja eletromagnética, sísmica ou acústica (em especial ultra-sônica).

Início da unificação da eletricidade com o magnetismo

   A invenção da pilha voltaica ou bateria elétrica em 1800 por A. Volta possibilitou, pela primeira vez, a obtenção de um fluxo contínuo de eletricidade através de um fio condutor. Isto possibilitou o início das investigações que procuravam alguma relação entre eletricidade e magnetismo. Em 1802, Romagnosi observou o efeito magnético de uma corrente sobre uma agulha magnetizada, mas esta descoberta foi ignorada pela comunidade.

   Em 1820, Oersted colocou um fio conduzindo eletricidade paralelamente à agulha de uma bússola. Ao fazer isso, a agulha oscilou ficando quase em ângulo reto com o fio e ao cessar a corrente a agulha da bússola retornou à sua orientação norte-sul normal. Ao inverter o sentido da corrente, a agulha oscilou no sentido oposto. Esta descoberta tornou possível a construção do galvanômetro (aparelho que indica a intensidade da corrente elétrica).

   Poucos dias após Oersted divulgar sua experiência, Dominique F. J. Arago (1786 – 1853) mostrou que fios conduzindo eletricidade orientavam limalhas de ferro. Antes da chegada do ano de 1821, Ampère observou que dois fios paralelos ligados a baterias diferentes se atraem quando as correntes fluem no mesmo sentido. E se as correntes fluem em sentidos opostos, os fios se repelem. Conclusão de Ampère, correntes paralelas se comportam como se fossem pólos magnéticos.

Neste momento surgiu a pergunta:

como a eletricidade produz magnetismo, pode o magnetismo produzir eletricidade?

   Em 1931, Faraday observou uma leve deflexão do galvanômetro quando a corrente elétrica de uma das bobinas era ligada ou desligada; e o sentido da deflexão era diferente, conforme o circuito da outra bobina fosse ligado ou desligado da bateria.

   Em seguida, Faraday mostrou que ao aproximar um ímã de uma bobina também se produzia uma deflexão no ponteiro do galvanômetro. Ao afastar o ímã da bobina ele observou que a deflexão ocorria no sentido oposto, indicando que a corrente fluía no sentido oposto. 

Com duas bobinas enroladas, cada uma em um lado, de um núcleo de ferro em forma de anel, Faraday observou uma leve deflexão do galvanômetro ligado a uma das bobinas quando a corrente elétrica da outra bobina era ligada ou desligada; e o sentido da deflexão era diferente, conforme o circuito fosse ligado ou desligado da bateria.

   Após realizar uma série de experiência, Faraday descobriu que uma corrente podia ser induzida de várias maneiras: variando a corrente em um circuito vizinho; deslocando a bobina nas proximidades de outra bobina com corrente; ou deslocando uma bobina nas proximidades de um ímã.